115
Ročník LVI 12 Číslo 4, 2008
PENTOSANY VE VZTAHU K JAKOSTI ŽITA
J. Kučerová
Došlo: 23. dubna 2008
Abstract
KUČEROVÁ, J.: Pentosans relate to rye quality. Acta univ. agric. et silvic. Mendel. Brun., 2008, LVI, No. 4, pp. 115–120
The aim of this contribution is the evaluation rye pentosans in the relation to protein content, Fal-ling number, content of maltose and amylograph values. Population and hybrid varieties of rye were grown during 2003–2005. Trials were situated in three diff erent locations of the Czech Republic – Hradec nad Svitavou, Krásné údolí and Staňkov. Content of pentosans varied between 6.60–9.21 %. The highest content of pentosans (average of the three years and three locations) achieved the hybrid variety Picasso (8.11 %), which had the highest Falling number (235.8 s) and amylograph maximum (625.5 AJ), too. The location Hradec nad Svitavou (8.21 % pentosans) was the best and the year 2003 (8.34 % pentosans) was the most positive.
The results were aff ected by soil and weather conditions which have infl uence on protein content. Between the pentosans content and the Falling number a high positive correlation (r = 0.523, P < 0.01) was found and nonsignifi cant negative correlations with protein content (r = −0.070) and amylograph maximum (r = −0.072). Remarkable diff erence in the Falling number and amylograph maximum be-tween population varieties (Daňkovské nové a Selgo) and hybrid variety (Picasso) were found. rye, pentosans, protein content, Falling number, amylograph analysis
V obilných zrnech se nalézají kromě škrobu a ce-lulózy další vysokomolekulární polysacharidy (pen-tosany, slizy aj.), jejichž významnou vlastností je poměrně dostatečná rozpustnost ve vodě a tvorba vysoce viskózních roztoků. Jedná se o bobtnavé látky o různém stupni polymerace.
Pentosany (arabinoxylany) patří mezi neceluló-zové polysacharidy, vyskytující se především v bu-něčných stěnách, zejména obalových vrstvách, aleu-ronových buňkách a jsou přítomny i v endospermu zrna. Rozlišují se obvykle pentosany ve vodě neroz-pustné, nacházející se v buněčných stěnách a pen-tosany rozpustné, jež jsou spíše uvnitř buněk. Jejich vzájemný poměr není fi xní, na rozpustné připadá zhruba 25–38 % v závislosti na stanovišti a klimatic-kých podmínkách (BRÜMMER, 2005).
Pentosany patří do skupiny xylanů s rovným řetěz-cem D-xylanopyranosovým (vazba β-1,4), přičemž na každou molekulu xylózy je připojena vazbou 1,3 nebo 1,2 jedna molekula α-L-arabinofuranózy. Kromě xylózy a arabinózy obsahují D-glukózu a ně-kdy další minoritní stavební složky, přítomny jsou také proteiny (0,9–3,9 % hm.). Průměrná relativní hmotnost arabinoxylanů žita se pohybuje od 520 do 770 kDa (VELÍŠEK, 2002).
Pentosany mají výrazný vliv na technologické vlastnosti mouk, jsou vysoce hygroskopické, a proto v těstě vážou značné množství vody a vstupují do in-terakcí s proteiny a škrobem. Tím ovlivňují fyzikální vlastnosti těsta a následně i hotového výrobku, zvy-šují výtěžnost těsta a objem pečiva. Voda se při zahřátí těsta v peci uvolňuje, zůstává ve střídě a je využita při mazovatění škrobu a bobtnání nerozpustných pen-tosanů. Tato úloha je zvláště důležitá u žitného těsta, kde nahrazují úlohu lepku tím, že pomáhají vytvo-řit a udržet strukturu těsta, zadržují vodu, což zpo-maluje retrogradaci škrobu. Tím se zpozpo-maluje vysý-chání chleba a prodlužuje jeho čerstvost (WEIPERT, 1996). Pentosany mají vliv i na vybarvení střídy vý-robků, protože z nich po zahřátí vznikají látky na bázi furfuralu a hydroxymethylfurfuralu, které jsou rovněž jednou z hlavních složek vytvářející typické aroma žitného chleba. Reakce pentosanů s bílkovi-nami a enzymatické odbourávání má velký význam ve výrobě žitných a žitno-pšeničných výrobků.
I v pšeničném těstě, založeném převážně na bázi lepku, mají zřejmě rovněž určitý význam při vázání vody i přes jejich velmi nízký obsah. Schopnost vá-zat vodu již za normální teploty je u arabinoxylanů zřejmě spojena s jejich větvenou strukturou. Pokud byly příslušným enzymem v kyselém prostředí od-štěpeny molekuly arabinózy a zůstal samotný line-ární řetězec β-1,4 xylanu, stal se pak zcela nerozpust-ným, obdobně jako u stejně spojovaného řetězce celulózy (PŘÍHODA et. al., 2003).
Při enzymaticky narušeném škrobu nebo v dů-sledku zvýšené hydrolýzy pentosanů pentosanasou není uvolněná voda těmito zmíněnými složkami vá-zána a vytvoří se vlhká střída se špatnými vlastnostmi (PRUGAR a kol., 2008).
MATERIÁL A METODIKA
Jako experimentální materiál byly použity vzorky zrna žita ze sklizně 2003–2005 zařazené do odrůdo-vých pokusů na pracovištích ÚKZÚZ, tzn. odrůdy byly pěstované stejným způsobem při dodržení jed-notné metodiky. Do pokusu byly zařazeny odrůdy populace Daňkovské nové a Selgo a hybridní od-růda Picasso pěstované na stanovištích Hradec nad Svitavou, Krásné Údolí a Staňkov. Podrobnější cha-rakteristika odrůd a pokusných stanovišť je uvedena v publikovaných materiálech ÚKZÚZ (PŘEHLEDY ODRŮD, 2005).
Vzorky zrna byly pomlety na laboratorním mlýnku Perten Instruments na jemný šrot. Ve šrotu byl sta-noven obsah bílkovin Kjeldahlovou metodou (ČSN 46 1011-18), číslo poklesu (ČSN ISO 3093), obsah maltózy (ČSN 56 0512-13) a stanovena amylolytická aktivita amylografem (Brabender, NSR) dle ICC 148.
Pentosany byly stanoveny spektrofotometric-kou metodou podle CRACKNELLA a MOYE (1970)
v modifi kaci podle DOUGLASE (1981). Metoda je založena na reakci vodní suspenze mouky s kyselým reakčním činidlem. Reakční směs složená z koncen-trované kyseliny octové, chlorovodíkové, roztoku fl uoroglucinolu a roztoku glukózy se spolu se vzor-kem vaří ve vodní lázni. Intenzita vzniklého oran-žovo-červeného zabarvení se měří spektrofotomet-ricky při A510 a A552 (HAVLOVÁ et al., 2001).
Laboratorní rozbory vzorků zrna žita byly prove-deny na Ústavu technologie potravin Mendelovy ze-mědělské a lesnické univerzity v Brně a stanovení obsahu pentosanů ve Výzkumném ústavu pivovar-ském a sladařpivovar-ském v Brně.
VÝSLEDKY A DISKUSE
Výsledky laboratorních rozborů u obsahu pen-tosanů jsou názorně vyjádřeny sloupcovým grafem podle roků, odrůd a stanovišť (obr. 1), jakostní krité-ria hodnocených vzorků žita (obsah bílkovin, číslo poklesu, obsah maltosy a amylografi cké maximum) vzhledem k počtu stanovení jsou v tab. I uvedeny jen průměrnými hodnotami podle roků a odrůd. Regresní analýzou je vyjádřen grafi cký vztah ob-sahu pentosanů ke sledovaným jakostním kritériím žita (obr. 2–5).
Podle průměrných hodnot jsou zřetelné roz-díly v jakostních kritériích mezi odrůdami popu-lace (Daňkovské nové, Selgo) a hybridní odrůdou (Picasso). Obsah bílkovin je ve všech letech i na všech stanovištích u odrůdy Picasso nižší oproti od-růdám populace, což koresponduje se zjištěním PE-TRA a MIKŠÍKA (2006), že odrůdy populace mají vyšší obsah bílkovin. U čísla poklesu a amylografi c-kého maxima (jež souvisí s aktivitou amyláz) naproti tomu dosahuje hybridní odrůda Picasso výrazně vyšších hodnot, což je v souladu se zjištěním
BE-0 2 4 6 8 10
2003 2004 2005
Odrůda, rok
Hradec nad Svitavou Krásné Údolí Staňkov
Obsah pentosan
ů
(%)
Da
ň
kovské nové Selgo Picasso
Da
ň
kovské nové Selgo Picasso
Da
ň
kovské nové Selgo Picasso
NEŠE (2005). U obsahu pentosanů jsou hodnoty va-riabilní, vliv roků a stanovišť překrývá rozdíly mezi odrůdami.
Pro názornější porovnání a posouzení hodnot ob-sahu pentosanů, jež tvoří těžiště příspěvku, jsou je-jich průměrné hodnoty uspořádány v tab. II–IV.
II: Obsah pentosanů u jednotlivých odrůd (průměr roků
a stanoviště)
Odrůda Pentosany (%) Rozpětí min–max (%) Daňkovské nové 8,08 7,43–8,56
Selgo 7,94 7,75–8,30
Picasso 8,11 8,08–8,16
Nejvyšší obsah pentosanů byl zjištěn u hybridní odrůdy Picasso, u odrůd populace je obsah pen-tosanů nižší, což koresponduje i s vyšší úrovní čísla poklesu a amylografi ckého maxima.
III: Obsah pentosanů na jednotlivých stanovištích (průměr odrůd a roků)
Stanoviště Pentosany (%) Rozpětí min–max(%)
Hradec n/S 8,21 6,72–9,21
Krásné Údolí 8,01 6,99–9,08
Staňkov 7,91 6,60–8,72
Nejvyšší obsah pentosanů byl dosažen na stano-višti Hradec nad Svitavou (8,21 %), nejnižší obsah pentosanů (7,91 %) na stanovišti Staňkov.
IV: Obsah pentosanů v jednotlivých rocích (průměr odrůd
a stanovišť)
Roky Pentosany(%) Rozpětí min–max(%)
2003 8,34 8,16–8,56
2004 8,04 7,76–8,26
2005 7,75 7,43–8,08
Největší diferenciace v obsahu pentosanů se pro-jevila v jednotlivých letech, kdy nejvyšší průměrné hodnoty bylo dosaženo v roce 2003 (8,34 %) a nej-nižší v roce 2005 (7,75 %). Znamená to, že průběh po-větrnosti v jednotlivých letech ovlivnil zřetelně úro-veň obsahu pentosanů.
Zjištěný obsah pentosanů se pohyboval v rozmezí 6,60 %–9,21 %, což jsou poněkud vyšší hodnoty, než uvádějí LEKEŠ a kol. (1990) v rozmezí 5–8 %, široké rozmezí, a to 3–13 % uvádějí MICHNIEWICZ et al. (1992), naměřeným výsledkům se nejvíce blíží hod-noty 7–10 % podle BRÜMMERA (2005).
Mezi obsahem pentosanů a sledovanými znaky byla vypočtena Pearsonova korelace (tab. V).
I: Průměrné hodnoty obsahu bílkovin, čísla poklesu, maltózy, amylografi ckého maxima a obsahu pentosanů podle odrůd a roků
(průměr stanovišť)
Rok Odrůda Bílkoviny (%) poklesu (s)Číslo Maltóza (%) Amylografi cké maximum (AJ) Pentosany (%)
2003
Daňkovské nové 10,51 183,5 1,83 460,0 7,43
Selgo 10,71 173,2 1,85 396,7 7,75
Picasso 9,95 210,2 1,72 793,3 8,08
2004
Daňkovské nové 9,42 209,3 1,39 256,7 8,26
Selgo 9,34 196,8 1,47 216,7 7,76
Picasso 8,63 255,7 1,53 560,0 8,10
2005
Daňkovské nové 9,37 192,7 2,12 270,0 8,56
Selgo 9,48 188,3 2,13 243,3 8,30
Picasso 8,85 241,7 2,15 523,3 8,16
V: Pearsonova korelace (r) mezi obsahem pentosanů a jakostními kritérii žita
Ukazatel Bílkoviny Číslo poklesu Maltóza Amylograf. max.
Pentosany −0,070 0,523** 0,293 −0,072
** P< 0,01
Ze vztahu obsahu pentosanů k číslu poklesu (obr. 3) podle hodnoty korelačního koefi cientu r = 0,523 a regresní přímky je zřetelný vysoce významný
y = 10,742 – 0,1439x
R2 = 0,0049
4 6 8 10 12 14
6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5
Pentosany (%)
Bílkoviny (%)
2: Vztah mezi pentosany a obsahem bílkovin
y = –181,32 + 48,106x
R2 = 0,2733
50 100 150 200 250 300 350 400
6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5
Pentosany (%)
Č
íslo poklesu (s)
3: Vztah mezi pentosany a číslem poklesu
y = 0,6539 + 0,1422x
R2 = 0,0856
1 1,5 2 2,5
6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5
Pentosany (%)
Maltóza (%)
s číslem poklesu, jak uvádějí SAASTAMOINEN et al. (1989), se pravděpodobně vztahuje na odrůdy po-pulace, kde hodnoty čísla poklesu bývají nižší, což je patrno i z našich výsledků.
Jak uvádí BRÜMMER (2005), záleží i na poměru rozpustných a nerozpustných pentosanů. Vyšší podíl ve vodě nerozpustných pentosanů vede ke stoupajícím hodnotám čísla poklesu žitné mouky, zatímco vyšší podíly rozpustných pentosanů
neo-vlivňují přímo číslo poklesu, ale spíše hodnoty amy-lografi ckého maxima.
Obsah bílkovin k pentosanům byl nevýznamný (r = −0,070, což ovlivnil rozdílný obsah bílkovin u odrůd populace a hybridní odrůdy Picasso. Nevý-znamná korelace byla zjištěna i u obsahu pentosanů k maltóze (r = 0,293) a amylografi ckému maximu (r = −0,072).
y = 594,06 – 22,464x
R2 = 0,0051
0 200 400 600 800
6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5
Pentosany (%)
Amylografické maximum (AJ)
5: Vztah mezi pentosany a amylografickým maximem
SOUHRN
V práci byly hodnoceny obsahy pentosanů žita ve vztahu k obsahu bílkovin, číslu poklesu, maltóze a amylografi ckému hodnocení u dvou odrůd populace (Daňkovské nové, Selgo) a jedné hybridní od-růdy žita (Picasso), pěstovaných na třech různých lokalitách v letech 2003–2005. Obsahy pentosanů se pohybovaly v rozmezí 6,60–9,21 %. Podle průměrných hodnot dosáhla nejvyšších hodnot obsahu pentosanů hybridní odrůda Picasso (8,11 %), která se vyznačovala i nejvyšším číslem poklesu (235,8 s) a hodnotou amylografi ckého maxima (625,5 AJ), ze stanovišť Hradec nad Svitavou (8,21 %), ze sledo-vaných let rok 2003 (8,34 %).
Výsledky ovlivnily půdní podmínky a průběh povětrnosti mající vliv zejména na obsah bílkovin. Podle korelační analýzy byla vysoce významná pozitivní korelace obsahu pentosanů k číslu pokle-su (r = 0,523, P < 0,01) a pozitivní nevýznamná k maltóze (r = 0,293), negativní nevýznamná korelace k obsahu bílkovin v zrně (r = −0,070) a amylografi ckému maximu (r = −0,072). U čísla poklesu a amy-lografi ckého maxima byl zjištěn zřetelný rozdíl mezi odrůdami populace (Daňkovské nové a Selgo) a hybridní odrůdou (Picasso).
žito, pentosany, bílkoviny, číslo poklesu, amylografi cké hodnocení
SUMMARY
The content of rye pentosans related to rye quality was assessed. Population (Daňkovské nové, Selgo) and rye hybrid variety (Picasso) were monitored between 2003 and 2005 in three diff erent locations (Hradec nad Svitavou, Krásné údolí and Staňkov) which are Central Institute for Supervising and Testing (UKZUZ)test stations. Consistent methodology was therefore guaranteed.
Average values showed distinct diff erences in quality parameters between varieties of the population (Daňkovské nové, Selgo) and the hybrid variety (Picasso). The protein content was lower by the variety Piccaso in all years and all locations. On the other hand markedly higher values of the Falling number and amylograph maximum achieving variety Picasso. Values of pentosans contents were variable (be-tween 6.60–9.21 %).
According to average values hybrid variety Picasso (8.11 %) had highest pentosans content, which corresponds with the higher value of the Falling number (235.8 s) and amylograph maximum (625.5 AJ). Varieties of the population had the content of pentosans lower (Selgo−7.94 %; Daňkovské nové−8.08 %).
The highest content of pentosans was in the location Hradec nad Svitavou (8.21 %). The highest ave ra-ge value was achieved in 2003 (8.34 %) and the lowest in 2005 (7.75 %). The weather infl uenced content of pentosans markedly.
According to analysis of Pearson correlation (r) there was a high positive signifi cant correlation between content of pentosans and Falling number (r = 0.523, P < 0.01). There was negative nonsignifi -cant correlation between content of pentosans and protein content (r = −0.070) which aff ected diff e-rent protein content in population varieties and hybrid variety (Picasso). Nonsignifi cant correlation in content of pentosans to content of maltose (r = 0.293) and in content of pentosans to amylograph maximum (r = −0.072) was found.
Autorka děkuje panu Ing. Františku Benešovi ze stanice ÚKZÚZ Hradec nad Svitavou za poskytnutí vzorků žita, paní RNDr. Pavle Havlové za umožnění stanovit obsah pentosanů ve VÚPS v Brně a sleč-ně Alesleč-ně Pydychové za práci na laboratorních experimentech a pomoc při zpracování dat.
LITERATURA
BENEŠ, F., 2005: Obilniny do méně příznivých pod-mínek. Úroda, 53, 7: 1–9.
BRÜMMER, J. M., 2005: Roggen und sein Backverh-alten heute. Getreidetechnologie, 59, 2: 95–106. CRACKNELL, R. L., MOYE, C. J., 1970: A colorimetric
method for the determination of pentosan-cereal products. Proc. 20th Ann. Conf.R.A.C.I.Canberra, 17–20 August, 67–77.
DOUGLAS, S.G., 1981: A rapid method for the deter-mination of pentosans in wheat fl our. Food Chem., 7: 139–145.
HAVLOVÁ, P., MIKULÍKOVÁ, R., PRÝMA, J., 2001: Nové směry sladařské analytiky. Kvasný průmysl, 47, 6: 164–168.
LEKEŠ, J. a kol., 1990: Žito. SZN, Praha, 247 s.
MICHNIEWICZ, J., KEDZIOR, Z., KIRYLUK, J., GASIOROWSKI, H., 1992: Pentosans and phytin in gristed rye. Przeglad Zborowo Mlynarski, 36, 8: 7–8.
PETR, J., MIKŠÍK, V., 2006: Rye quality of hybrid and population varieties from intensive and ecological conditions. Scientia Agric. Bohem., 37, 1: 1–8. PRUGAR, J. a kol., 2008: Kvalita rostlinných
produk-tů na prahu 3. tisíciletí. VÚPS Praha, 327 s.
PŘEHLEDY ODRŮD 2005, 2005: Obilniny a hrách, ÚKZÚZ, Odbor odrůdového zkušebnictví. 1. vy-dání, Brno, 214 s. ISBN 80-86548-65-1
PŘÍHODA J., HUMPOLÍKOVÁ, P., NOVOTNÁ, D., 2003: Základy pekařské technologie. Pekař a cuk-rář s r.o. Praha, 363 s.
SAASTAMOINEN, M., PLAMMI, S., KUMPULAIN-EN, J., 1989: Pentosan and beta-glucan content of Finnish winter rye varieties as compared with rye of six other countries. Journal of Cereal Science, 10, 3: 199–207.
VELÍŠEK, J., 2002: Chemie potravin I. OSSIS Tábor, 2. vydání, 344 s.
WEIPERT, D., POUTANEN, K., AUTIO, K., 1995: Processing performance of rye as infl uenced by sprouting resistance and pentosan contents. Pro-ceedings of the International Rye Symposium: technology and products, held on 7–8 December 1995 in Helsinki, Finland, 39–48, VTT Symposium No. 161, 13 ref.
WEIPERT, D., 1996: Rye and triticale. In.Henry, C. J. and Kentlevel, P. S. (Eds.), Cereal Grain Quality, Chapman and Hall, London, 205–224.
WEIPERT, D., 1998: Roggen: Sorte und Umwelt – In-direkte Qualitätsmerkmale. Getreide Mehl und Brot, 52, 4: 208–217.
Adresa
